第六章 機械能 第33課時　功能關系和能量守恒定律　重難突破課學生用

第33課時功能關系和能量守恒定律[重難突破課]題型一功能關系的理解和應用1.對功能關系的理解功是能量轉化的量度，一方面體現在不同的力做功對應不同形式的能轉化，具有一一對應關系，另一方面做功的多少與能量轉化的多少在數值上相等。2.力學中幾種常見的功能關系【典例1】（多選）如圖所示，固定斜面傾角為30°，質量為2kg的小物塊自斜面底端以一定初速度沿斜面向上運動，加速度大小為10m/s2，物塊沿斜面向上運動的最大距離為0.8m。斜面足夠長，g取10m/s2，物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。關于小物塊在斜面上的運動，下列說法中正確的是（）A.物塊最終會回到斜面底端B.物塊克服重力做功的平均功率為20WC.合力對物塊做功－16JD.物塊機械能損失了16J聽課記錄1.【功能關系的理解】北京時間2023年6月4日6時33分，神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，神舟十五號載人飛行任務取得圓滿成功。如圖所示是神舟十五號載人飛船返回艙返回地面時的情境，打開降落傘后的一段時間內，整個裝置先減速后勻速下降，在這段時間內關于返回艙的說法正確的是（）A.打開降落傘之后，返回艙仍處于失重狀態(tài)B.勻速下降階段，返回艙的機械能守恒C.勻速下降階段，返回艙機械能的減少量等于重力對飛船做的功D.減速下降階段，返回艙動能的減少量等于阻力對飛船做的功2.【功能關系與圖像的結合】（多選）一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。則（）A.物塊下滑過程中機械能不守恒 B.物塊與斜面間的動摩擦因數為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2 D.當物塊下滑2.0m時機械能損失了12J題型二能量守恒定律的理解和應用1.對能量守恒定律的兩點理解（1）某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等。（2）某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。2.運用能量守恒定律解題的基本思路【典例2】如圖，在傾角為θ的光滑斜坡上有20個均勻分布的減速帶，減速帶之間的距離均為d，每個減速帶的寬度遠小于d。質量為m的無動力小車（可視為質點）從距第一個減速帶L處由靜止下滑。小車通過減速帶所損失的機械能與到達減速帶時的速度有關。某同學觀察發(fā)現，小車通過第17個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度不再增加。小車通過最后一個減速帶后立刻進入與斜面平滑連接的水平地面繼續(xù)滑行距離s后停下，小車與地面間的動摩擦因數為μ，重力加速度為g。（1）小車進入水平地面時速度v的大??；（2）小車通過20個減速帶共損失的機械能ΔE總；（3）小車通過第17個減速帶后，每經過一個減速帶損失的機械能ΔE。嘗試解題潮汐電站是利用潮汐，將海洋潮汐能轉換成電能的裝置。浙江省溫嶺縣的江廈潮汐電站，是世界上已建成的較大的雙向（漲潮、落潮時都能發(fā)電）潮汐電站之一，如圖所示，該電站攔潮壩全長670m，水庫有效庫容270萬立方米，平均潮差5.0m。每天有兩次漲潮，假設每次到高潮位時開閘發(fā)電，直至將水庫灌滿。等到低潮位時再次開閘發(fā)電，直至將水庫清空。通過水的重力做功轉化為電能，效率為20％，該電站平均一天能發(fā)出的電為（）A.0.5×104度 B.1.5×104度C.2.5×104度 D.2.0×104度

題型三摩擦力做功與能量轉化兩種摩擦力做功的比較靜摩擦力做功滑動摩擦力做功互為作用力和反作用力的一對靜摩擦力所做功的代數和一定為零，即兩個力做功要么一正一負且數值相等，要么都不做功互為作用力和反作用力的一對滑動摩擦力所做功的代數和為負值，即兩個力中至少有一個力做負功，且代數和的絕對值為摩擦生熱只發(fā)生機械能從一個物體轉移到另一個物體，而沒有機械能的轉化（1）一部分機械能從一個物體轉移到另一個物體；（2）一部分機械能轉化為內能，即摩擦生熱等于系統機械能的損失兩種摩擦力都可以對物體做正功或者負功，還可以不做功模型一傳送帶模型1.兩個分析角度（1）動力學角度：首先要正確分析物體的運動過程，做好受力分析，然后利用運動學公式結合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應時間內的位移，找出物體和傳送帶之間的位移關系。（2）能量角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常依據功能關系或能量守恒定律求解。2.三個功能分析（1）傳送帶克服摩擦力做的功：W＝Ffx傳。（2）系統產生的內能：Q＝Ffx相對。（3）功能關系的分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q?！镜淅?】如圖所示為速凍食品加工廠生產和包裝餃子的一道工序。將餃子輕放在勻速運轉的足夠長的水平傳送帶上，不考慮餃子之間的相互作用和空氣阻力。關于餃子在水平傳送帶上的運動，下列說法正確的是（）A.餃子一直做勻加速運動B.傳送帶的速度越快，餃子的加速度越大C.餃子由靜止開始加速到與傳送帶速度相等的過程中，增加的動能等于因摩擦產生的熱量D.傳送帶多消耗的電能等于餃子增加的動能聽課記錄

模型二滑塊—木板模型滑塊和木板的運動如圖所示，要注意區(qū)分三個位移：（1）求摩擦力對滑塊做功時用滑塊對地的位移x滑；（2）求摩擦力對木板做功時用木板對地的位移x板；（3）求摩擦生熱時用相對位移Δx或相對滑行路程?！镜淅?】如圖所示，A為一具有光滑曲面的固定軌道，軌道底端是水平的，質量為M＝20kg的平板小車B靜止于軌道右側，其上表面與軌道底端靠近且在同一水平面上。一個質量m＝5kg可視為質點的小貨箱C以初速度v0＝4m/s開始由軌道頂端滑下并沖上平板小車，當速度減小為沖上平板小車時速度的15時開始勻速運動，小貨箱未離開平板小車。若曲面軌道頂端與底端的高度差為h＝0.45m，小貨箱C與平板小車板面間的動摩